105-用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法進(jìn)行要因組合(陳勁松)

1、105-用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法進(jìn)行要因組合（陳勁松）.txt 你站在那不要?jiǎng)樱?等我飛奔過去！雨停了 天晴了 女人你慢慢掃屋我為你去掃天下了你是我的聽說現(xiàn)在結(jié)婚很便宜，民政局9塊錢搞定，我請(qǐng)你吧你個(gè)笨蛋啊遇到這種事要站在我后面！跟我走總有一天你的名字會(huì)出現(xiàn)在我家的戶口本上。FNST Technical JournalVol. 3, No. 1, March, 2009 36 FNST Confidential 用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法進(jìn)行要因組合 陳勁松1 摘要：在設(shè)計(jì)測試用例時(shí)經(jīng)常會(huì)用到要因分析法。要因分析法的基本步驟是：1）抽取要因，2）確 定各個(gè)因子的分類和取值可能，3）要因組合確定測試用例的組合，4

2、）制作測試用例。其中在“3） 要因組合確定測試用例的組合”的時(shí)候，采用的策略會(huì)決定測試用例數(shù)量的多少和測試的覆 蓋度。 基于正交表分析的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法組合要因可以在避免耗費(fèi)較大測試成本的同時(shí)設(shè)計(jì)出覆蓋 度盡 量充分的測試用例組合。本文將介紹正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法的基本知識(shí)，并用實(shí)例說明如何在實(shí)際 情況 中使用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法。 關(guān)鍵字：測試用例 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法 OATS要因組合 正交表 直交入卜言十法仁上馬要因合出7 竦松 摘要：久卜勺一久在言十寸馬畤、要因分析法力利用衣九乙口馬。要因分析法G基本 手仁 （上、次G 4 035 1）要因在抽出馬。2）各因子G分及d2可能值在明馬。3）要因合也:仁上久卜勺

3、一久合也7）。4）久卜勺一久在作成馬。內(nèi)、3）要因合也:仁上久卜勺一久合也:馬G埸合、探用衣 U 一容亍入'什一大贊:雙心亍入卜箍度在決定寸馬。直交表在活用馬直交言十法 出 要因合也二占T5、久卜工數(shù)在大W削洞一方、罔箍度力'高口久卜勺一合過言十本文直交言十法仁11）基本知言哉在貂介L、殺;例 在通LT> H除G埸合T5、5仁直交言十法在利用寸馬力在脫明馬。 r-7-E:直交言十法 OATS要因合過 直交表1序言 通過要因分析法找出影響系統(tǒng)運(yùn)行的因素后，如何將這些影響因素組合而形成測試用 例呢？ 在測試中，測試用例對(duì)于測試是否充分起到了至關(guān)重要的作用。軟件開發(fā)中一般會(huì)使

4、用要因分析法制作測試用例。要因分析法一般分為分割功能、抽取要因、組合要因和完善 測試用例描述等幾個(gè)步驟。關(guān)于要因分析法可以參考公司的相關(guān)培訓(xùn)資料。利用要因分析 法制作測試用例時(shí)，抽取要因和組合要因是兩個(gè)關(guān)鍵步驟。要因抽取就是找出影響系統(tǒng)運(yùn) 行的因素，并使用等價(jià)劃分法、邊界值分析法找出這些影響因素的可能狀態(tài)的典型取值， 從而形成要因表的過程。這一過程在公司講座資料中介紹很詳細(xì)，然而對(duì)于要因組合部分介紹似乎不太詳細(xì)。接受過培訓(xùn)的人往往都在迷惑，到底怎樣把要因表轉(zhuǎn)換成測試用例表了呢？在實(shí)際開發(fā) 中，我也在煩惱到底應(yīng)該用什么樣的方法去組合要因，講座中所說的實(shí)驗(yàn)分析法到底應(yīng)該 怎樣操作。2要因組合的方法

5、要因組合就是針對(duì)要因表中的要因安排測試，編寫測試用例，并盡量考慮要因間的相互影響和關(guān)聯(lián)，以期制作出盡可能完全的測試用例。我覺得，在實(shí)踐中根據(jù)要因表生成測試用例時(shí)，通?？梢圆捎萌N方法去組合要因。1）單要因測試該方法就是編寫測試用例時(shí)每個(gè)測試用例只改變一個(gè)要因的狀態(tài)值，而對(duì)其它要因不1 第二開發(fā)部第二課 E-Learning chenjsFNST Technical Journal Vol. 3, No. 1, March, 200937 FNST Confidential做考察。此時(shí)不做考察對(duì)象的要因通常取該要因的有效等價(jià)類中的任意一個(gè)值。該方法特 點(diǎn)就是簡單，不存在要因組合，適用于各個(gè)要因之

6、間不會(huì)產(chǎn)生相互影響的情況。但是，如 果有兩個(gè)或兩個(gè)以上的要因之間存在相互關(guān)聯(lián)時(shí)，采用此方法則會(huì)遺漏對(duì)其相互關(guān)系是否 正確的驗(yàn)證。2）全組合測試該方法是將所有的要因及其狀態(tài)值進(jìn)行排列組合。該方法固然可以全面考察各個(gè)要因之間的相互影響，但如果要因及狀態(tài)值數(shù)量較多的時(shí)候測試成本無疑會(huì)非常巨大。因此該 方法通常不被采用。3）正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法該方法是利用規(guī)格化的表格（即正交表）組合要因生成測試用例。其優(yōu)點(diǎn)是可以在較 小的測試集合中考慮要因間的相互影響，同時(shí)保證各個(gè)要因及狀態(tài)值的組合是均勻分布 的。下面的章節(jié)中將主要介紹正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法及其在實(shí)踐中的運(yùn)用方法。3正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法介紹3.1 關(guān)于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法（O

7、ATSOATS Orthogonal Array Testing Strategy 。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法最早由日本質(zhì)量管理專家 田口玄一提出，稱為國際標(biāo)準(zhǔn)型正交試驗(yàn)法，也稱為田口實(shí)驗(yàn)法。該方法是研究與處理多 因素實(shí)驗(yàn)的一種科學(xué)方法。利用規(guī)格化的表格一正交表，科學(xué)地挑選試驗(yàn)條件，合理安排 實(shí)驗(yàn)。它是利用正交表的正交性從全組合測試用例中挑選部分具有代表性的點(diǎn)進(jìn)行測試， 這些代表性的點(diǎn)具備“均勻分散、整齊可比”的特點(diǎn)。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法有以下幾個(gè)概念。 Factor （要因/因素）在測試中需要考察的變量，也就是前面所說的要因。注：后面的章節(jié)中將使用“因 素”。 Level （水平/位級(jí)/狀態(tài)）也就是測試范圍

8、內(nèi) Factory的代表性取值。注：后面的章節(jié)中將使用“水平” 。 正交表正交表是對(duì)于給定的因素?cái)?shù)和水平數(shù)，滿足“均勻分散、整齊可比”特性的組合 表。該表可以根據(jù)相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)構(gòu)造，也可在專門的參考書或網(wǎng)站上查到。正交表 是正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的核心。3.2 正交表正交表由四個(gè)部分構(gòu)成。 次數(shù)（Runs）正交表中的行的個(gè)數(shù)，即試驗(yàn)的次數(shù)。 因素?cái)?shù)（Factors）正交表中列的個(gè)數(shù)，即因素的總數(shù)。 水平數(shù)（Levels）任何單個(gè)因素能夠取得的值的最大個(gè)數(shù)。 強(qiáng)度（Strength）因素的相互關(guān)系。強(qiáng)度為 2時(shí)，只考慮因素兩兩之間的影響。強(qiáng)度為 3時(shí)，要考 慮三個(gè)因素的同時(shí)作用。強(qiáng)度增加將使試驗(yàn)次數(shù)急劇

9、增加。如表1所小的一個(gè)正交表。該表中 A、B、C、D表本因素，數(shù)量為 4,即4因素。A1、A2、A3是因素A的水平；同理 B1、B2、B3是因素B的水平。水平的數(shù)量為3,即3水平。第一列的1到9表示要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，總計(jì)需要進(jìn)行9次實(shí)驗(yàn)。該表的Strength 等 于2。表1是4因素3水平的正交表。FNST Technical Journal Vol. 3, No. 1, March, 200938 FNST Confidential表1正交表的示例Factors(因素)RunsA B C D1 A1 B1 C1 D12 A1 B2 C2 D23 A1 B3 C3 D34 A2 B1 C2 D

10、35 A2 B2 C3 D16 A2 B3 C1 D27 A3 B1 C3 D28 A3 B2 C1 D39 A3 B3 C2 D1正交表通常標(biāo)記為：L次數(shù)(水平數(shù)因素?cái)?shù))例如：L4(23)、L8(27)、L12(211)、L9(34)、L16(45)、L25(56)等。制作測試用例時(shí)常用到復(fù)合型正交表。所謂復(fù)合型正交表也就是混合水平數(shù)正交表，這種正交表中，因素的水平數(shù)是不同的，比如，有 5個(gè)因素，一個(gè)因素的水平數(shù)是4,另外4個(gè)因素的水平數(shù)是 2,則稱為復(fù)合型正交表。復(fù)合型正交表標(biāo)記如下：L次數(shù)(水平數(shù)因素?cái)?shù)水平數(shù)因素?cái)?shù))或L次數(shù)(水平數(shù)因素?cái)?shù)X水平數(shù)因素?cái)?shù))下面解釋一下正交表的正交性。整齊可

11、比性在同一張正交表中，每個(gè)因素的每個(gè)水平出現(xiàn)的次數(shù)是完全相同的。比如表1中，因素A的3個(gè)水平A1、A2、A3均出現(xiàn)3次，因素B、C D的情況也是一樣。這就是整齊可比性。這個(gè)特性可以說明，對(duì)于每個(gè)因素的每個(gè)水平都進(jìn)行相同次數(shù)的測試， 避免了不均衡現(xiàn)象。均衡分散性在同一張正交表中，任意兩列(兩個(gè)因素)的水平搭配(即橫向形成的數(shù)字對(duì)，如A1,B1、A1,B2、B1,C2等)出現(xiàn)次數(shù)是完全相同的。比如表 1中任意兩個(gè)因素的任意一個(gè)水平都出現(xiàn)過一次搭配。這樣就保證了試驗(yàn)條件均衡地分散在因素水平的完全組合之中，因而具有很強(qiáng)的代表性，容易得到好的試驗(yàn)條件。關(guān)于常用的正交表，可以參考相關(guān)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法教材的附

12、錄，或者在以下網(wǎng)站查找。http:4利用正交表生成測試用例4.1 一般步驟使用正交表生成測試用例時(shí)，我們一般采用如圖1所示的步驟。FNST Technical Journal Vol. 3, No. 1, March, 200939 FNST Confidential圖1使用正交表生成測試用例的流程圖為什么要“選擇合適的正交表”呢？因?yàn)閷?duì)不同的要因表，因素?cái)?shù)和水平數(shù)不一樣，那么需要的正交表也就不一樣。而且，并不是對(duì)于任何因素?cái)?shù)與水平數(shù)的要因表都能直接 找到一個(gè)因素?cái)?shù)水平數(shù)都與之對(duì)應(yīng)的正交表。因此要采用某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)去選擇合適的正交表。 那么對(duì)于一個(gè)給定的要因表，什么樣的正交表才是“合適”的呢？選擇正

13、交表的依據(jù)是要因表的因素?cái)?shù)和水平數(shù)。對(duì)于選取的正交表，要滿足以下標(biāo)準(zhǔn)：1）正交表列數(shù)不能少于因素?cái)?shù)即，如果要因表的因素?cái)?shù)為5,那么選擇的正交表的因素?cái)?shù)（即列數(shù)）必須大于等于5。2）正交表水平數(shù)不能少于各因素的水平數(shù)即，如果要因表的各因素的水平數(shù)最大的一個(gè)為6,那么選擇的正交表的水平數(shù)必須大于等于6。3）有多個(gè)滿足的正交表時(shí)，選擇 Runs數(shù)最少的一個(gè)如果滿足以上1）和2）標(biāo)準(zhǔn)的正交表有多個(gè)的時(shí)候，則選擇其中測試次數(shù)最少的一個(gè)。這樣可以減少測試成本。接下來將從實(shí)際可能遇到的幾種情況入手，以實(shí)例的方式介紹具體的運(yùn)用辦法。4.2 在項(xiàng)目中運(yùn)用正交表生成測試用例在實(shí)際制作測試用例的過程中，可能會(huì)遇到以

14、下幾種情況。1）要因表的因素?cái)?shù)和水平數(shù)與正交表的因素?cái)?shù)和水平數(shù)正好相符；2）要因表的因素?cái)?shù)與正交表的因素?cái)?shù)不同；3）要因表的水平數(shù)與正交表的水平數(shù)不同；4）要因表的因素?cái)?shù)和水平數(shù)與正交表的因素?cái)?shù)和水平數(shù)均不相同。那么，實(shí)際運(yùn)用中應(yīng)該如何利用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法？如何選擇正交表以及進(jìn)行映射呢？注：以下示例中均只考慮強(qiáng)度為2的情況。對(duì)于上述 3）所描述的情況未提供示例。因素?cái)?shù)和水平數(shù)正好都符合的情況例1、假設(shè)有如表2的一張要因表，如何利用正交表組合測試用例呢？表2 3因素2水平的要因表A B C因素ID Name Age水平1填寫填寫填寫確定因素?cái)?shù)和水平數(shù)選擇合適的正交表將因素和水平值映射到正交表正交表

15、的行轉(zhuǎn)換為測試用例要因表正交表FNST Technical Journal Vol. 3, No. 1, March, 200940 FNST Confidential2不填寫不填寫不填寫從要因表可以得出，因素?cái)?shù)是3,水平數(shù)是2。按照4.1節(jié)中記載的選擇正交表的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合查詢正交表的結(jié)果，正好存在L4(23)的正交表能滿足選擇標(biāo)準(zhǔn)，因此選擇正交表L4(23)。表3 L4(23)的正交表 因素RunsF1 F2 F31 1 1 12 1 2 23 2 1 24 2 2 1選擇好正交表后，只需要將要因表中各因素的水平映射到正交表中對(duì)應(yīng)的位置即可完成要因組合。比如例1中，按照如下的方式映射：ID:填

16、寫fF1:1 ; ID:不填寫fF1:2; Name: 填寫fF2:1 ; Name不填寫fF2:2 ; Age:填寫fF3:1 ; Age:不填寫fF3:2。則映射后的要因 組合表如表4。表4映射后的要因組合表 因素Test CaseID Name Age1填寫填寫填寫2填寫不填寫不填寫3不填寫填寫不填寫4不填寫不填寫填寫在表4中補(bǔ)充操作步驟和確認(rèn)內(nèi)容就得到一張測試用例表了。因素?cái)?shù)不相同的情況有時(shí)候要因表的因素?cái)?shù)與正交表的因素?cái)?shù)不同，因此不能查找到正好與之相符的正交 表。例2、假設(shè)有如表5的一張3因素3水平的要因表。表5 3因素3水平的要因表Factor1 Factor2 Factor3因素

17、A B C1 A1 B1 C1水平 2 A2 B2 C23 A3 B3 C3從要因表可以得出，因素?cái)?shù)是3,水平數(shù)是3。按照正交表選擇標(biāo)準(zhǔn)，我們應(yīng)該選擇L?(33)的一張正交表(其中“ ？”表示暫時(shí)還不確定測試次數(shù))。但是通過查詢并沒有找到L?(33)的正交表。此時(shí)，可以選取因素?cái)?shù)接近但是略大于要因表因素?cái)?shù)的正交表，比如本例中可以選擇4因素的正交表，即正交表L9(34)。表6 L9(34)的正交表Factors（因素）RunsF1 F2 F3 F4 1 1 1 1 12 1 2 2 23 1 3 3 34 2 1 2 35 2 2 3 1FNST Technical Journal Vol. 3

18、, No. 1, March, 200941 FNST Confidential6 2 3 1 27 3 1 3 28 3 2 1 39 3 3 2 1選擇好正交表后，同樣按照例1中的方法映射，A1fF1:1 , A2 F1:2,。暫時(shí)保留正交表中多余的F4列不做映射。則映射后的要因組合表如表7。表7映射后的要因組合表Factors(因素) RunsA B C F41 A1 B1 C1 12 A1 B2 C2 23 A1 B3 C3 34 A2 B1 C2 35 A2 B2 C3 16 A2 B3 C1 27 A3 B1 C3 28 A3 B2 C1 39 A3 B3 C2 1表7中，由于F4

19、列在要因表中并無實(shí)際的因素與之對(duì)應(yīng)，因此直接刪除F4列就可以了。因素?cái)?shù)水平數(shù)都不相同的情況下面是一個(gè)更復(fù)雜更常見的示例。例3、假設(shè)有如表8的一張要因表。表8混合水平數(shù)的要因表Factor1 Factor2 Factor3 Factor4 Factor5 因素A B C D E1 A1 B1 C1 D1 E12 A2 B2 C2 D2 E2C3 D3 E3E4E5水平E6分析該要因表，總共有5個(gè)因素，其中兩個(gè)因素的水平數(shù)為2,兩個(gè)因素的水平數(shù)為3, 一個(gè)因素的水平數(shù)為 6。按照選擇要因表的方法，只要選擇水平數(shù)大于等于6且因素?cái)?shù)大于等于5的正交表即可，因此通過查詢發(fā)現(xiàn) L49(78)滿足要求。不過

20、該正交表要求進(jìn)行 49次測試，并不是最經(jīng)濟(jì)的方法。這種情況下可以選擇具有復(fù)合水平數(shù)的正交表。首先將要因表中的因素按照水平數(shù)分類，對(duì)于表8中的因素，可以把 Factor14分為一類，F(xiàn)actor5分為一類。第一類最大水平數(shù)是3,第二類最大水平數(shù)是 6,因此可以選擇正交表 L18(3661),如表9。它表示：最多 支持7個(gè)因素，其中6個(gè)因素的水平數(shù)為 3, 一個(gè)因素的水平數(shù)為6。FNST Technical Journal Vol. 3, No. 1, March, 200942 FNST Confidential表9 L18(3661)的正交表Factor1 Factor2 Factor3 Fa

21、ctor4 Factor5 Factor6 Factor7RunsF1 F2 F3 F4 F5 F6 F71 1 1 1 1 1 1 12 1 2 3 3 1 2 23 1 3 2 3 2 1 34 1 2 2 1 3 3 45 1 3 1 2 3 2 56 1 1 3 2 2 3 67 2 2 2 2 2 2 18 2 3 1 1 2 3 29 2 1 3 1 3 2 310 2 3 3 2 1 1 411 2 1 2 3 1 3 512 2 2 1 3 3 1 613 3 3 3 3 3 3 114 3 1 2 2 3 1 215 3 2 1 2 1 3 316 3 1 1 3 2 2 4

22、17 3 2 3 1 2 1 518 3 3 2 1 1 2 6映射時(shí)，A1fF1:1 , A2-F1:2,對(duì)于 F1和F2列的水平 3,由于不存在對(duì)應(yīng)的水平A3和B3所以暫時(shí)保留，而對(duì)于 F5和F6歹U,由于不存在與之對(duì)應(yīng)的因素，所以也不做映射。經(jīng)過以上處理后得到如表10所示的表格。表10映射后的要因組合表(非最終表格)Factor1 Factor2 Factor3 Factor4 Factor5 Factor6 Factor7RunsA B C D F5 F6 E1 A1 B1 C1 D1 1 1 E12 A1 B2 C3 D3 1 2 E23 A1 3 C2 D3 2 1 E34 A1

23、B2 C2 D1 3 3 E45 A1 3 C1 D2 3 2 E56 A1 B1 C3 D2 2 3 E67 A2 B2 C2 D2 2 2 E18 A2 3 C1 D1 2 3 E29 A2 B1 C3 D1 3 2 E310 A2 3 C3 D2 1 1 E411 A2 B1 C2 D3 1 3 E512 A2 B2 C1 D3 3 1 E613 3 3 C3 D3 3 3 E1 14 3 B1 C2 D2 3 1 E2 15 3 B2 C1 D2 1 3 E3 16 3 B1 C1 D3 2 2 E4 17 3 B2 C3 D1 2 1 E511。18 3 3 C2 D1 1 2 E6

24、對(duì)表10再做以下兩項(xiàng)處理，即可得到最終的映射后的要因組合表，如表1）刪除多余的列：F5和F62）對(duì)于F1和F2列的水平3,分別循環(huán)使用相應(yīng)因素的實(shí)際存在的水平值替換。FNST Technical Journal Vol. 3, No. 1, March, 2009 43 FNST Confidential 表11映射后的要因組合表 Factor1 Factor2 Factor3 Factor4 Factor7 RunsA B C D E1 A1 B1 C1 D1 E12 A1 B2 C3 D3 E23 A1 B1 C2 D3 E34 A1 B2 C2 D1 E45 A1 B2 C1 D2 E56 A1 B1 C3 D2 E67 A2 B2 C2 D2 E18 A2 B1 C1 D1 E29 A2 B1 C3 D1 E310 A2 B2 C3 D2 E411 A2 B1 C2 D3 E512 A2 B2 C1 D3 E613 A1 B1 C3 D3 E114 A2 B1 C2 D2 E215 A1 B2 C1